DE4123417C2

DE4123417C2 - Mehrfachkoppler für Lichtwellenleiter und Verfahren zu seiner Herstellung

Info

Publication number: DE4123417C2
Application number: DE19914123417
Authority: DE
Inventors: Lothar Dipl Ing Finzel; Thomas Dipl Ing Ruckgaber
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1991-07-15
Filing date: 1991-07-15
Publication date: 1994-12-15
Anticipated expiration: 2011-07-16
Also published as: DE4123417A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Mehrfachkoppler für Lichtwellen leiter nach den Oberbegriffen der Patentansprüche 1 und 4 ein Ver fahren zu seiner Herstellung nach den Oberbegriffen des An spruchs 6.

Aus der EP 436112 A1 und aus "Electronics Letters" 27 April, 1989, Vol. 25, No. 9, pp. 606-607 ist es bekannt, um eine Zentralfaser mehrere Außen fasern in einer Glaskapillare einzuordnen, die Glaskapillare mit den Fasern zu erhitzen und zu einem Koppler auszuziehen.

Bei der Fertigung der Mehrfachkoppler können bereits kleinste Verunreinigungen zu einer Erhöhung der Dämpfung führen. Des halb werden nur vom Coating befreite Lichtwellenleiter-Fasern durch die Kapillare geführt. Dies wiederum hat jedoch den Nach teil, daß die vom Coating befreite durchgeführte Zentralfaser sehr zerbrechlich ist. Deshalb sind auch Kombinationen dieses Kopplers mit einer Spleißeinrichtung, beispielsweise einem mechanischen Fingerspleiß, vorgeschlagen worden. Dies bedeutet jedoch einen erheblichen Bauteileaufwand und eine für viele Verwendungszwecke ungeeignete Vergrößerung der Mehrfachkoppler.

Geeignete Mehrfachkoppler zur Lösung der vorstehenden Pro bleme sind in den Patentansprüchen 1 und 4 angegeben. Ein geeignetes Verfah ren zu seiner Herstellung ist im unabhängigen Patentanspruch 6 beschrieben.

Vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.

Vorteilhaft bei dem erfindungsgemäßen Mehrfachkoppler ist, daß nur vom Coating befreite Lichtwellenleiter-Fasern in die Glas kapillare eingeführt werden. Hierdurch wird eine Verunreinigung durch ein verschmutztes Coating vermieden. Der Mehrfachkoppler kann in üblicher Weise mit Lichtwellenleiter-Anschlüssen ver sehen hergestellt werden, die dann über geeignete Spleißein richtungen mit ankommenden und abgehenden Lichtwellenleitern verbunden werden.

Bei der Herstellung von vorkonfektionierten Baugruppen können durch diese Mehrfachkoppler zusätzliche Spleißelemente ent fallen, da die miteinander zu koppelnden Lichtwellenleiter direkt im Mehrfachkoppler zusammengeführt werden.

Vorteilhaft ist die Verwendung einer kürzeren Schweißkapillare innerhalb der Glaskapillare. Der Innendurchmesser der Schweiß kapillare kann geringere Toleranzen aufweisen, als dies bei der Führung der Zentralfasern durch die Außenfasern möglich ist. Hierdurch wird eine genaue Positionierung der Lichtwellen leiter-Fasern und damit eine minimale Dämpfung erreicht.

Bei einer Variante dieses Mehrfachkopplers ist es vorteilhaft, wenn bereits ein fertiges Koppelelement in die Kapillare ein gesetzt wird. Hierdurch kann die Herstellung der Koppelelemen te unabhängig von einer Spleißverbindung mit der Lichtwellen leiter-Primärfaser oder einer Hilfsfaser erfolgen.

Bei der Herstellung der Mehrfachkoppler können die bekannten Techniken verwendet werden. So kann eine innenprofilierte Glas kapillare ein Verdrehen der Lichtwellenleiter-Fasern verhin dern, und die Primär-Lichtwellenleiter-Faser kann elektrisch mit der Zentral-Lichtwellenleiter-Faser verschweißt werden. Es ist außerdem vorteilhaft, wenn die Lichtwellenleiter-Fasern vor dem Einführen in die Glaskapillare zusammengefaßt werden.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand von Figuren näher erläutert.

Es zeigen

Fig. 1 einen bekannten Mehrfachkoppler,

Fig. 2 einen erfindungsgemäßen Mehrfachkoppler vor dem Ver schweißen der Zentralfasern,

Fig. 3 den erfindungsgemäßen Mehrfachkoppler nach dem Ver schweißen der Zentralfasern,

Fig. 4 eine Variante des Mehrfachkopplers,

Fig. 5 eine weitere Variante des Mehrfachkopplers,

Fig. 6 eine Möglichkeit zum Zusammenfassen von Lichtwellenlei ter-Fasern,

Fig. 7 einen Querschnitt der zusammengefaßten Lichtwellenlei ter-Fasern in der Glaskapillare,

Fig. 8 eine weitere Möglichkeit zum Zusammenfassen der Licht wellenleiter-Fasern und

Fig. 9 das Einführen der zusammengefaßten Lichtwellenleiter- Fasern in die Glaskapillare.

In Fig. 1 ist ein bekannter Mehrfachkoppler vor dem Ausziehen (Tapern) dargestellt. In einer Glaskapillare 7 sind ein Zentral- Lichtwellenleiter 1 und Außen-Lichtwellenleiter 2 zusammenge führt. Von dem Zentral-Lichtwellenleiter 1 ist das Coating auf mindestens der Länge der Glaskapillare 7 entfernt. Ebenso sind die Außen-Lichtwellenleiter 2 an ihren in die Glaskapillare ein geführten Enden vom Coating befreit worden. Die entschichteten Außenfasern 6 sind in der Glaskapillare 7 um die Lichtwellen leiter-Zentralfaser 4 herum angeordnet. Durch Auftrichterungen 8 und 9 an beiden Enden der Glaskapillare wurde ein Einführen der Lichtwellenleiter-Fasern erleichtert. Durch ein Fixiermit tel 10 können die Lichtwellenleiter an der Glaskapillare fixiert werden. Bei der Herstellung dieses Mehrfachkopplers sind Ver unreinigungen problematisch, die durch das Durchführen des außer halb des Bereichs der Glaskapillare mit dem Coating versehenen Zentral-Lichtwellenleiters 1 erfolgen.

Fig. 2 zeigt eine Herstellungsphase des erfindungsgemäßen Mehrfachkopplers. Der Zentral-Lichtwellenleiter 1 und die Außen-Lichtwellenleiter 2 sind an ihren Enden vom Coating (Mantel) befreit in die Glaskapillare 7 eingeführt. Die Enden der Lichtwellenleiter-Außenfasern 6 ragen hierbei am anderen Ende der Glaskapillare wieder heraus. Von dieser Seite ist bereits eine Lichtwellenleiter-Primärfaser 5 eines primär seitigen Lichtwellenleiters 3 eingeführt, die an der Berührungs fläche 11 mit der Lichtwellenleiter-Zentralfaser 4 zusammenstößt. Im Gegensatz zu dem bekannten Mehrfachkoppler ist also die Licht wellenleiter-Zentralfaser nicht durchgeführt. Die Ankopplung zwi schen der Lichtwellenleiter-Primärfaser und der Lichtwellenleiter- Zentralfaser 4 erfolgt über eine Spleißstelle.

Zur Erleichterung der Montage können die sekundärseitigen Lichtwellenleiter 1 und 2 durch ein Fixiermittel 10 (Kleb stoff Vitralit 7103) mit der Glaskapillare verbunden werden. Die Lichtwellenleiter-Zentralfaser 4 kann gegenüber den Licht wellenleiter-Außenfasern 6 verkürzt werden oder ihr Faserende kann durch Zurückziehen in die richtige Position zum Schweißen gebracht werden. Die aus der Glaskapillare herausragenden Enden der Außenfasern 6 können z. B. durch einen konusförmigen Ring radial nach außen gebogen werden, um das Einführen der Lichtwellenleiter-Primärfaser 5 zu erleichtern.

Durch kurzzeitiges starkes Erhitzen, beispielsweise durch einen Lichtbogen, erfolgt ein Verschweißen der Lichtwellenleiter-Zen tralfaser 4 mit der Lichtwellenleiter-Primärfaser 5. Wie in Fig. 3 dargestellt ist um die Schweißstelle (Spleißstelle) 12 herum die Glaskapillare im Schweißbereich 13 kollabiert, wodurch sich ihr Durchmesser verringert hat. Der Ziehbereich 14 sollte nicht im Bereich der Schweißstelle 12 liegen. Im Ziehbereich wird der Durchmesser der Lichtwellenleiter-Fasern durch Aus ziehen unter Erwärmung soweit verringert, bis der Koppeleffekt eintritt. Die herausragenden Außenfasern 6 werden abgebrochen.

In Fig. 4 ist eine Variante des Mehrfachkopplers dargestellt. In die Glaskapillare 7 ist eine Schweißkapillare 15 eingesetzt, die an ihrer Außenöffnung die Auftrichterung 9 aufweist. Die Schweißkapillare kann in der Glaskapillare 7 durch eine Ver klebung 17 fixiert sein. Durch einen Einführungskonus 16 am inneren Ende der Schweißkapillare wird das Einführen der Licht wellenleiter-Zentralfaser 4 erleichtert. Bei dieser Variante weist die Lichtwellenleiter-Zentralfaser 4 eine größere Länge als die Lichtwellenleiter-Außenfasern 6 auf. Während die Außen fasern nur bis zur Schweißkapillare 15 in die Glaskapillare 7 eingeführt werden, wird die Lichtwellenleiter-Zentralfaser 4 bis ca. in die Mitte der Schweißkapillare 15 weitergeschoben. Hier wird sie mit der Lichtwellenleiter-Primärfaser 5 verschweißt.

Die Reihenfolge von Schweißen der Lichtwellenleiter-Zentral faser mit der Lichtwellenleiter-Primärfaser und Ausziehen (Tapern) ist prinzipiell umkehrbar. Zur Steuerung des Auszieh vorganges ist jedoch zur Zeit noch eine ständige Messung des Koppelgrades erforderlich, d. h., es muß Licht durch den Kopp ler übertragen werden. Soll also die Lichtwellenleiter-Primär ader 5 erst nach dem Ausziehen des Mehrfachkopplers angeschweißt werden, so ist für den Ziehvorgang eine Einkopplung von Licht über eine Hilfsfaser notwendig, die nach dem Ziehvorgang wieder entfernt wird. Für diese Reihenfolge ist die in Fig. 4 darge stellte Variante des Mehrfachkopplers besser geeignet. Diese Variante eignet sich besonders für vorgefertigte Baugruppen, bei denen am Montageort die Lichtwellenleiter-Primärfasern angekoppelt werden müssen.

In Fig. 5 ist eine weitere Variante des Mehrfachkopplers dar gestellt, bei der bereits ein fertiges Koppelelement 29 in die Glaskapillare 7 eingesetzt wird. Aus diesem ragt die vom Coating befreite Lichtwellenleiter-Zentralfaser 4 heraus und in den Innenraum der Schweißkapillare 15 hinein. Das Koppelele ment und die Schweißkapillare können bereits mit der Glaska pillare 7 verschmolzen oder mit dieser verklebt sein.

Bei dieser Variante erfolgt die Herstellung des Koppelelemen tes unabhängig von der späteren einfachen Montage des eigent lichen Mehrfachkopplers.

Bei der Herstellung der Mehrfachkoppler ist besonders das Ein führen der Lichtwellenleiter-Fasern zeitaufwendig. Deshalb werden, wie in Fig. 6 dargestellt, die Sekundär-Lichtwellen leiter 1, 2 zunächst in einer teilbaren Lichtwellenleiterhal terung 19 zusammengefaßt. Die vom Coating befreiten Lichtwellen leiter-Fasern 4, 6 werden durch eine erste Justiervorrichtung 20 und eine zweite Justiervorrichtung 21 geführt. Nach einer Straffung der Lichtwellenleiter-Fasern wird auf die Faserenden Kleber 24 (z. B. Vitralit 7103) aufgetragen, der sich durch die Kapillarwirkung zwischen die Lichtwellenleiter-Zentralfaser 1 und den Außenfasern 6 ausbreitet. Nach dem Aushärten des Klebers werden die Lichtwellenleiter-Fasern an einer Schnittstelle 26 abgeschnitten, an der Schnittstelle werden sie jedoch noch durch den Kleber zusammengehalten.

In Fig. 7 ist ein Querschnitt durch die in die Glaskapillare 7 eingeführten Lichtwellenleiter-Fasern dargestellt. Durch ein Innenprofil 25 in der Glaskapillare wird verhindert, daß sich die Lichtwellenleiter-Fasern in ihrem unverklebten Bereich ver drehen. Nach dem Einführen in die Glaskapillare 7 muß der ver klebte Bereich entfernt werden, damit die Lichtwellenleiter- Zentralfaser 4 zurückgezogen werden kann (bei einem Mehrfach koppler gemäß Fig. 2), um die Lichtwellenleiter-Primärfaser 5 von der anderen Seite der Glaskapillare einführen und später verschweißen zu können.

In Fig. 8 ist eine weitere Möglichkeit zum Zusammenfassen der Lichtwellenleiter-Fasern dargestellt. Die Lichtwellenleiter- Fasern 4, 6 sind wieder durch die Justiereinrichtungen 20 und 21 geführt. Der Kleber 24 dient nur zur Fixierung der Lichtwellen leiter-Fasern und ermöglicht deren parallele Ausrichtung durch Ziehen an der zweiten Justiereinrichtung 21. Die Lichtwellenlei ter-Fasern werden durch einen Ringbrenner 22 zusammengeschmolzen, wobei sich durch das Verschmelzen und zusätzliches Ausziehen eine Durchmesserverringerung ergibt. An dieser Stelle werden die Lichtwellenleiter-Fasern abgetrennt und können so leicht in die Glaskapillare eingeführt werden.

In Fig. 9 ist das Einführen der zusammengefaßten Lichtwellen leiter-Fasern in die Glaskapillare 7 dargestellt. Die erste Justiereinrichtung 20, ebenfalls aus Glas gefertigt, wird hier bei in einer Führungseinrichtung 28 eines Schwingungserzeugers 23 fluchtend mit der Glaskapillare 7 ausgerichtet. Die Licht wellenleiter-Fasern werden dann durch die erste Justiereinrich tung geführt in die Glaskapillare eingeschoben. Der Schwingungs erzeuger 23 verringert die Reibung zwischen den Lichtwellenlei ter-Fasern und der Innenwand der Glaskapillare. Die erste Justier einrichtung 20 wird mit der Glaskapillare verklebt oder ver schweißt. Sie weist einen Aufnahmekonus 27 für die Fasern bis zum Beginn des Coating auf. Durch Verkleben oder Vergießen der Lichtwellenleiter mit der ersten Justiereinrichtung kann so die mechanische Stabilität erhöht werden.

Das Verschweißen erfolgt vorzugsweise elektrisch, wie in der deutschen Patentanmeldung 41 02 582 beschrieben. Hierbei können auch die Anforderung an die Planparallelität der Enden der zu verschweißenden Licht wellenleiter-Fasern durch Verwendung eines Glaslotes verringert werden.

Beim Ausziehen der Lichtwellenleiter-Fasern einschließlich der Glaskapillare zu einem Koppler kann die Erwärmung mit tels eines Ringbrenners, wie in der deutschen Patentanmeldung 40 41 436 oder durch ein Heiz röhrchen, wie in der deutschen Patentanmeldung 40 36 628 beschrieben, erfolgen.

Claims

1. Mehrfachkoppler für Lichtwellenleiter (LWL1, 2, 3) mit einer Zentralfaser (4) und mit mehreren Außenfasern (6), die um die Zentralfaser (4) herum angeordnet und mit dieser verschmolzen und ausgezogen sind, sowie mit einer die Fasern (4, 6) umgebenen Glaskapillare (7), dadurch gekennzeichnet, daß eine Koppelstelle und eine Spleißstelle (11, 12) vorgesehen sind, wobei die Zentralfaser (4) innerhalb der Glaskapillare (7) mit einer von deren anderen Öffnung eingeführten Primärfaser (5) verschweißt ist, und daß nur die Faserenden vom Coating befreit sind.

2. Mehrfachkoppler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb der Glaskapillare (7) das vom Coating befreite Zentralfaserende (4) kürzer ist als diejenigen Enden der Außenfasern, so daß auch die eingeführte Primärfaser (5) von den Außenfasern (6) umgeben ist.

3. Mehrfachkoppler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb der Glaskapillare (7) die vom Coating befreiten Enden der Außenfasern (6) kürzer sind als dasjenige der Zentralfaser (4) und daß innerhalb der Glaskapillare (7) eine kürzere Schweißkapillare (15) angeordnet ist, in der die Zentralfaser (4) mit der Primärfaser (5) verschweißt ist.

4. Mehrfachkoppler für Lichtwellenleiter (LWL1, 2, 3) mit einer Zentralfaser (4) und mit mehreren Außenfasern (6), die um die Zentralfaser (4) herum angeordnet und mit dieser verschmolzen und ausgezogen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Koppelstelle als Koppelelement (29) ausgebildet und in einer Glaskapillare (7) angeordnet ist, und daß die durchgehende Zentralfaser (4) in den Innenraum einer Schweißkapillare (15) hineinragt und in dieser mit einer von der anderen Öffnung eingeführten Primärfaser (5) verschweißt ist.

5. Mehrfachkoppler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Glaskapillare ein in Längsrichtung verlaufendes Innenprofil (25) aufweist.

6. Verfahren zur Herstellung von Mehrfachkopplern für Lichtwellenleiter, bei dem in eine Glaskapillare (7) eine Zentralfaser (3) und sie umgebende Außenfasern (6) eingeführt und zusammen mit der Glaskapillare (7) unter Erwärmung ausgezogen werden, dadurch gekennzeichnet,
daß eine innerhalb der Glaskapillare (7) endende Zentralfaser (4) eingeführt wird, und die sie umgebenden Außenfasern (6) aus der anderen Öffnung der Glaskapillare (7) wieder herausgeschoben werden,
daß von dieser Öffnung der Glaskapillare (7) eine Primärfaser (5) in die von den Außenfasern (6) freigelassene Mitte in die Glaskapillare (7) eingeführt wird und
daß die Zentralfaser (4) mit der Primärfaser (3) vor dem Ausziehen verschweißt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß in die Glaskapillare (7) eine kürzere Schweißkapillare (15) eingesetzt wird,
daß eine gegenüber den Außenfasern (6) längere Zentralfaser (4) in die Schweiß kapillare (15) eingeführt, und
daß die Zentralfaser (4) mit einer von der anderen Öffnung der Schweißkapillare (15) eingeführten Primär faser (5) verschweißt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7 dadurch gekennzeichnet, daß die Zentralfaser (4) und die sie kreis förmig umgebenden Außenfasern (6) vor dem Einführen in die Glaskapillare (7) miteinander an ihren Enden verklebt werden und daß die unterschiedlichen Faserlängen erst nach dem Einführen in die Glaskapillare (7) hergestellt werden.

9. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentralfaser (4) und die sie umgeben den Außenfasern (6) vor dem Einführen in die Glaskapillare (7) zu einem Faserbündel (4, 6) zusammengefaßt, miteinander an ihren Enden verschmolzen, zur Verringerung des Durchmessers ausgezogen und an der verschmol zenen Stelle abgetrennt werden.

10. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern (4, 6) des Faserbündels (4, 6) durch mindestens eine Justiereinrichtung (20, 21) parallel ausgerichtet werden.

11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern (4, 5, 6) mit Hilfe eines Schwingungserzeugers (23) in die Glaskapillare (7) eingeführt werden.